DE19926159B4

DE19926159B4 - Mini-Elektrolysezelle

Info

Publication number: DE19926159B4
Application number: DE1999126159
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: ROEMER, HEINZ G., 40789 MONHEIM, DE
Priority date: 1999-05-15
Filing date: 1999-05-15
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2019-05-16
Also published as: DE19926159A1

Abstract

Mini-Elektrolysezelle zur Erzeugung von Natriumhypochlorit, aufweisend eine Rohrkathode (2) sowie eine stabförmige Anode (1) innerhalb der Rohrkathode (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrkathode (2) nach oben gegen einen Durchfluss-T-Verbinder (5) für Rohre verschiedener Außendurchmesser offen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mini-Chlor-Elektrolysezelle, die gelöstes Kochsalz (NaCl), welches in sehr schwachen Konzentrationen in geschlossenen Wassersystemen vorliegt, bei Anlegen einer Gleichspannung, in Natriumhypochlorit (NaClO) umwandelt, und dieses dem Wassersystem kontinuierlich zuführt. Das so erzeugte Oxydationsmittel NaClO dient zur Desinfektion einer definierten, stehenden Wassersäule in einem geschlossenen Leitungssystem.
Bei der Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser werden oftmals zur Verbesserung der Wasserqualität Aktivkohlefilter, Mikro- und Nanofilter, sowie auch verschiedene Arten von Ionenaustauschern in das Wasserleitungs-System integriert. Hierbei stellt die sogenannte Nachverkeimung dieser integrierten Komponenten ein großes Problem dar. Über die Entnahmestellen gelangen unvermeidlich Keime über die Luft oder andere Kontakte in das Leitungs-System, und vermehren sich dort, je nach Beschaffenheit des Rohrleitungs-Materials und der Wassertemperatur, entsprechend schnell. Nach belegten Studien namhafter deutscher Hygiene-Institute, wuchsen so in relativ kurzer Zeit sogenannte „Rasen” an Mikroorganismen in den Ausgangsleitungen, die anschließend rückwärts in die vorgenannten Filter und Ionentauscher wuchsen, um dort bei dem vorliegenden Material, welches Mikroorganismen als Nahrungsgrundlage dient, noch größere Populationen zu bilden.
Diese Vorgänge machen den Einsatz von Aktivkohlefilter, Mikro- und Nanofilter, sowie auch Ionenaustauscher, nach Ansicht vieler Wasserwerker sehr zweifelhaft, da sie Brutstätten für Krankheitserreger wie Bakterien, Keime und sonstige Mikroorganismen darstellen und somit zu einem Gesundheitsrisiko werden können. Mikrobiologische Untersuchungen ergaben Keimdichten von 7,0 × 10³/ml und mehr. Nach den Richtlinien der Gesundheitsämter und der Trink-Wasser-Verordnung TVO, § 1, liegt der Grenzwert für E-coli und Coliforme Keime bei 0/ml Wasser.
Um diesem Risiko zu begegnen, wurden in vielen Anwendungsfällen teilweise UV-Lampen nachgeschaltet, die die Keime beim Passieren abtöten sollen. Der Nachteil dieser Verfahren ist, daß bei kurzen Auslaufstrecken und hoher Fließgeschwindigkeit, kaum genügend Zeit gegeben ist, um durch die UV-Bestrahlung Bakterien und Keime wirksam abzutöten. Auch das sogenannte „Ausschwemmen”, indem man mehrere Liter Wasser ungenutzt abfließen läßt, beseitigt nicht das Grundproblem der Filter-Nachverkeimung, weil die Mikroorganismen sich dort sozusagen „verankert” haben.
Ein wirksamer Schutz gegen das Eindringen von Mikroorganismen von der Entnahmestelle her, und somit das Verkeimen der Auslaufleitungen, Aktivkohlefilter, Mikro- und Nanofilter, sowie auch verschiedene Arten von Ionenaustauschern, bietet eine sogenannte „Desinfektions-Schleuse”, die wie ein Sicherheits-Rückschlagventil wirkt. Durch die Erzeugung von NaClO mittels der Mini-Elektrolysezelle, welches im Wasser zu freiem Chlor und atomaren Sauerstoff dissoziiert, und in der Ausgangs-Wassersäule somit eine wirkungsvolle Sperre gegen von außen rückwärts eindringende Mikroorganismen darstellt, ist eine ”Nachverkeimung” somit nahezu ausgeschlossen.
In der US 3 718 540 A ist eine Elektrolysezelle beschrieben, in welcher eine Rohrkathode eine stabförmige Anode umschließt. Das zu desinfizierende Wasser wird an einem längsseitigen Ende der stabförmigen Elektrolysezelle eingeleitet und in der Nähe des anderen längsseitigen Endes aus der Zelle ausgebracht.
Die Erfindung bezweckt eine automatische, kontinuierliche und sichere Lösung der vorgenannten und bekannten Probleme, die vom Betreiber keine besonderen Fachkenntnisse erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Elektrolysezelle nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei Anliegen einer Gleichspannung im Bereich von 6–12 V und bei Vorliegen einer schwachen Solekonzentration und einem Leitwert von > 1500 μS/cm in der Auslaufstrecke bis zur Entnahme (Zapfstelle) läuft zwischen Anode und Kathode ein elektrolytischer Prozess ab, wobei aus Natriumchlorid und Wasser eine Natriumhypochloritlösung (NaClO) + H entsteht. Bei gleichzeitiger Erzeugung von Wasserstoff und den damit verbundenen Turbulenzen ergibt sich eine gleichmäßige Vermischung und Ausbreitung des wirksamen freien Chlors in der stehenden Wassersäule. Sauerstoff (O), der im ”status nascendi” vorliegt, verstärkt noch die Oxidationswirkung. Damit ist eine sehr wirksame Desinfektion gewährleistet. Nach Ablauf einer definierten einstellbaren Zeit schaltet sich die Mini-Elektrolysezelle selbsttätig wieder ab.
1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Mini-Elektrolysezelle bei der Anwendung zu einer hohen Salzausbeute mit einer Rundstab-Titan-Anode 1 mit Spezialbeschichtung im medienberührten Teil und Anschluss-Gewinde zur Verbindung mit einer positiven Stromversorgung, der Titan-Rohr-Kathode 2 mit Anschlussfahne zur Verbindung mit der negativen Stromversorgung, einem O-Ring 3 zur Abdichtung des Innenrohrs 1, einem weiteren O-Ring 4 zur Abdichtung des Außenrohrs 2 zu einem Durchfluss-T-Verbinder 5 für Rohre verschiedener Außendurchmesser.
2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau einer Kombinations- und Erweiterungsmöglichkeit der Mini-Elektrolysezelle von 1 mit einem Durchfluss-T-Verbinder 6 für Rohre verschiedener Außendurchmesser, passend zu 5 der 1, einem Lippen-Rückschlagventil 7, einer variablen Durchfluss-Stauscheibe 8, einem Niveau-Ausgleichsrohr 9 und einem Vorrats-Druckbehälter mit Schraubdeckel 10 zur Aufnahme von Spezial-Salztabletten 11. Diese Kombination erlaubt den Einsatze einer Mini-Elektrolysezelle in solchen Fällen, in denen die Solekonzentration/Leitfähigkeit zu gering ist oder eine höhere Stromausbeute bzw. größere Chlorausbeute erwünscht ist.
3 zeigt ein Beispiel einer Steuerschaltung in einem Schaltgehäuse 17 für die Mini-Elektrolysezelle 13 mit Stromversorgung 12 (netzgetrieben oder netzunabhängig, mit fester oder einstell- bzw. regelbarer Spannung und Strombegrenzung), potentialfreiem Schaltgerät 14 für den Zellenstrom, gesteuert über einen externen Kontakt 16. Die Steuerung geschieht in der Weise, dass nach Eintreffen des Signals vom Geber (Kontakt) 16 die Elektrolyse für eine (einstellbare) Zeitspanne t_x, erzeugt von einem Nachlauf-Zeitgeber 15, betrieben wird. Auf diese Weise wird eine regelbare Spannung zwischen 6 bis 12 V auf die Zelle 13 geschaltet und somit für einen Stromfluss definierter Stärke und Dauer zwischen Anode 1 und Kathode 2 in der Natriumchloridlösung gesorgt.

Claims

Mini-Elektrolysezelle zur Erzeugung von Natriumhypochlorit, aufweisend eine Rohrkathode (2) sowie eine stabförmige Anode (1) innerhalb der Rohrkathode (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrkathode (2) nach oben gegen einen Durchfluss-T-Verbinder (5) für Rohre verschiedener Außendurchmesser offen ist.
Mini-Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Salztabletten-Druck-Vorratsbehälter (10) mit einer Niveau-Ausgleichsleitung (9) vorhanden ist und dass eine selektierte Stauscheibe (8) zur Beimischung einer definierten Menge an Natriumchloridlösung proportional zum Durchfluss des zu desinfizierenden Wassers vorhanden ist.
Mini-Elektrolysezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle einzelnen Bestandteile über ein selbsttätig dichtendes Stecksystem miteinander lösbar verbindbar sind.
Mini-Elektrolysezelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lippen-Rückschlagventil (7) innerhalb des Durchfluss-T-Verbinders (5) vorhanden ist, das dafür ausgelegt ist, eine Ausbreitung des bei der Elektrolyse erzeugten Wasserstoffs gegen die Fließrichtung zu verhindern.